Effects of Mountain Rivers Cascade Hydropower Stations on Water Ecosystems

China is rich in hydropower resources,and mountain rivers have abundant water resources and huge development potential,which have a profound impact on the pattern of water resources allocation in China.As the main way of water resources and hydropower development,the construction of cascade hydropower stations,while meeting the requirements of water resources utilization for social development,has also brought adverse effects on river ecosystems.Therefore,the impact of the construction of cascade hydropower stations on mountainous river ecosystems,where the minimum ecological flow of rivers must be ensured and reviewed.In addition,this paper proposed the deficiencies and outlooks for cascade hydropower stations based on previous research results.

东江流域控制性水工程联合调度策略与机制探讨

近年,东江流域旱涝事件并存,防洪与供水安全形势严峻,三大水库和干流梯级电站是东江流域水旱灾害防御中的重要水利工程。收集流域水工程多年运行经验、案例、数据,综述东江流域控制性水工程联合调度在管理体制、防洪调度、水量调度等方面的研究、实践现状,通过数学模型、统计等方法,对现状调度体制与机制中存在的问题进行分析。从管理、技术、研究等角度提出建议与对策。

2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响分析

利用三峡水电站精细化水文数据推算了高时间分辨率的发电量数据,量化了2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响,并结合汇流区域气象站点降水量数据,分析了汇流区域气象干旱对三峡水电站水力发电的影响机理。结果表明:2022年三峡水电站水力发电量的减少主要集中在7—11月,该时期总水力发电量较正常情况减少了241.10亿kW·h(44.75%);其中,9月水力发电量减少幅度最大,水力发电量较正常情况减少了68.43亿kW·h(61.05%)。2022年三峡水电站汇流区域7—8月的气象干旱快速传导为水文干旱;同时,6—11月三峡水电站对发电量的调节能力变弱,水文干旱对发电量影响较强;三峡水电站汇流区域7—8月发生的气象干旱与防汛库容的要求,对水力发电均产生了较强影响,其“蓄丰补枯”作用的发挥也受到了明显的不利影响。

拉萨河流域梯级电站水光互补调度对水文情势的影响分析

梯级电站水光互补调度能提高光伏消纳能力和系统总发电量,但也要求调整梯级电站的调度规则,进而会加剧梯级电站下游的水文情势改变。为定量评价水光互补调度对水文情势的影响,以系统总发电量和总保证出力最大为目标,构建了拉萨河流域梯级电站水光互补优化调度模型,提出了基于水光互补的梯级电站优化调度方案,分析评价了不同优化调度方案的水文情势改变度。结果表明:梯级电站的水光互补优化调度能有效提升电力系统的总发电量和总保证出力;水光互补后拉萨河水文情势的综合改变度略大于水光互补之前,处于轻度至中度改变的临界值附近。研究成果可为拉萨河的水光互补调度及流域综合管理提供科学方法和依据。

金沙江上游水光互补中长期协调运行方法研究

充分发挥流域梯级水电站的灵活调节能力,实现水光互补系统的协同运行,是提升可再生能源消纳水平的重要途径。以金沙江上游川藏段正在开展前期规划工作的梯级水电站及沿江光伏电站为研究对象,建立了水光互补系统发电量最大化的中长期协调运行优化模型,同时计及梯级水电站、光伏电站和外送直流输电线路的运行约束,以评估水光互补系统的外送消纳水平。在算例分析中,测算了不同梯级水电站规划装机下的光伏电站最大装机和典型日外送发电曲线,并从丰-平-枯水平年、直流日最大调节幅度和是否配置抽水蓄能电站等方面进行模型验证和灵敏度分析,结果表明,金沙江上游川藏段水光出力具有季节资源互补性和日内电源互补性,提升梯级水电站或直流输电线路的调节能力、配置抽水蓄能电站均可以使光伏最大可接纳装机进一步增长。

基于流域电力生产数据中心的主设备故障诊断研究

随着智能水电站、集控中心的发展,各流域水电开发公司建设了电力生产数据中心,构建了标准化、规范化的数据模型,打通了底层系统通道。在电力生产数据中心的基础上,构建统一的主设备监测数据模型,并为应对现有设备报警模式的缺陷,分析专家知识和智能诊断方式的优势,建立了电站主设备的综合诊断系统,提供了多层次、多角度地的诊断参考意见,对推进智能水电建设、集控发展有着重要的意义。最后,以某混流式发电机组运行工况数据为例,分析并验证了综合诊断模型的有效性。

黑水河流域梯级水电站集约化运营效益分析

分析了现阶段小水电在发电与运营方面存在的问题。根据黑水河流域梯级小水电改造情况,分析了开展集约化运营的可行性。考虑入注流量的不确定性,基于随机机会约束规划方法构建了集约化运营发电收益计算模型,定量分析了那岸、上利、格强、中军潭、新和、农本6座梯级水电站在该运营模式下的月内经济效益提升情况。最后,根据碳减量探讨了集约化运营模式在生态环境方面的作用。计算结果表明,与传统运营模式相比,集约化运营能够有效优化小水电机组出力,提升总体发电经济效益的同时促进流域周边生态效益的发展。

浅析岩滩水电站防洪调度措施及效果

笔者结合岩滩水电站的防洪能力,分析制约岩滩水库行洪的外部因素,提出水情气象预报、编制防洪风险图、汛期水位动态控制、洪前预泄、流域梯级水库群优化运行等提升防洪能力的调度措施。结果表明,所采取的调度措施是有效的,能够最大发挥岩滩水电站工程资源效益,取得巨大的经济效益。

基于MICAPS系统的乌江流域梯级电站水文气象服务平台开发

基于MICAPS3.1的主要功能、模块设计特点以及二次开发系统接口,在中小流域水文气象预报平台的基础上实现对平台的移植。以乌江流域为例,研发了针对乌江流域梯级电站精细化预报平台。该文重点介绍了系统的工作流程、工作内容及功能介绍,并对系统进行了功能展示。该系统在多省市气象局、水库、电站等部门正式推广应用,结果表明:该系统布局合理、移植性强、操作简单,实现了MICAPS系统与流域水文气象服务的有效融合,具有一定的使用价值和推广意义。

圆口铜鱼资源变化及物种保护研究进展

圆口铜鱼(Coreius guichenoti(Sauvage et Dabry))是国家二级重点保护野生动物和长江上游特有鱼类,为中国典型的淡水洄游性鱼类,研究梯级电站建设背景下圆口铜鱼资源变化对保护圆口铜鱼具有重要意义。综合文献调研及野外监测结果,发现圆口铜鱼资源量呈下降趋势,分布范围随着电站蓄水不断缩减并呈现出片段化,大坝建成运行几年后,库区不再有圆口铜鱼分布,坝下流水江段仍有圆口铜鱼分布;圆口铜鱼繁殖群体分布范围愈来愈窄,目前金沙江下游仅乌东德水电站坝下流水江段东川渡口能监测到亲鱼;攀枝花断面和巧家、皎平渡断面所监测到的圆口铜鱼产卵规模显著下降。通过对圆口铜鱼资源变化等研究进展的梳理,提出圆口铜鱼保护建议:加强栖息地和产卵场保护,构建人工产卵场;对圆口铜鱼人工种群应开展相应的遗传管理,并进行放流效果评估研究;修建过鱼设施,使圆口铜鱼能顺利通过大坝完成生殖洄游,保护其种群延续。

移动APP程序在水调自动化系统中的应用研究

针对水调自动化系统的特点和需求,将移动APP应用引入水调自动化系统的管理,拓展了实时水情数据、实时调度数据、数据查询、高级应用成果、卫星云图、台风路径、预警信息等各种展示,充分发挥了移动互联网的功能,提高了水电企业集中监视、集中调度的能力,提高了水电企业防汛的预警能力和发电增发增收的能力。

新能源对清江梯级电站运行影响分析研究

随着我国碳达峰和碳中和目标的提出,以风电、光伏发电为主的新能源将成为我国能源结构优化的主力军。从生产特性来看,新能源发电具有波动性、随机性、间歇性的特点,水电作为调节性能优异的清洁能源,其灵活快速的调峰能力可充分弥补新能源出力的不确定性。在区域电网内,充分利用水电及新能源,实现灵活互补优化调度,是构建清洁低碳多能互补电源体系的大势所趋,但同时,也会给水电的运行方式带来明显影响。以清江梯级电站为例,构建水、风、光互补运行出力模型,分析了新能源对清江梯级电站运行影响。

金沙江下游巨型梯级水电站移民安置生态环境保护工作的思考和建议

以金沙江下游梯级开发的向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德4座巨型水电站为例,梳理了国家对4站的生态环境保护总体要求,说明了环保措施实施体系构建情况,对比可研阶段分析了实施阶段环保措施的深化及费用变化情况;同时对水电移民安置生态环境保护工作在新形势下出现的问题进行了浅析,并就进一步做好生态环境保护工作提出了相关建议。

大通河流域梯级水电站均衡优化调度

梯级水电站调度涉及多目标和多约束优化问题,求解过程十分复杂。为此,该文构建梯级水电站均衡优化调度模型,利用遗传算法对该模型进行求解,并应用于大通河梯级水电站发电优化调度。相比等流量调节结果,均衡优化调度使大通河梯级水电站多年平均发电量和保证出力分别提高1.8%和2.1%。与单目标优化调度相比,均衡优化调度不仅能够提高梯级水电站多年平均发电量和保证出力,而且多年平均发电量和保证出力提高的程度很相近。因此,梯级水电站均衡优化调度能够兼顾水电站多目标调度,调度结果是合理的。研究成果可为水电站发电优化调度提供新思路,也可为大通河梯级水电站实际调度提供有价值的参考。

黄河上游梯级水电站储能作用在新型电力系统中的应用

新能源大规模并网后对电力系统调峰资源需求迫切,亟须全面提高电力系统中灵活性电源的利用水平,以维持电网安全稳定运行与清洁能源高效消纳。作为我国新能源并网比例最高的区域性电网,西北电网受近年来煤电新增装机少、抽水蓄能电站尚未投产、电化学储能调节规模小等因素影响,调节资源不足,制约了新能源的高效利用。通过充分发挥黄河上游已投产梯级水库的调蓄作用,进一步释放梯级水电站的调峰潜力,可实现类似储能的作用,有效节省抽蓄、电化学储能等调峰资源的建设成本。通过设立对照模型,分析了梯级水电站不参与调峰、直调水电站参与调峰和梯级水电站均参与调峰3种情景下的调峰能力差别,论证了梯级水电站参与调峰对电网调峰资源的积极贡献。

“碳中和”背景下流域统一电价机制研究

中国现行水电电价机制呈现多样化,“一厂一价”现象日益严重。通过梳理水电电价发展历程,找出现行电价机制中被忽视的因素,包括水电外部性、梯级水电站间水力联系等。基于此,提出了“直接成本+正外部成本-负外部成本”的流域统一电价机制。在“碳中和”的背景下,实行流域统一电价有助于提高水资源利用率,促使水电行业融入电力现货市场,并可为全面认识各类发电能源的效益与影响提供依据。

枕头坝一级水电站河库健康评价

河流(水库)健康评价对诊断其生态系统健康和保障其社会服务功能的发挥具有重要意义,其研究可为河流(水库)水环境、水生态修复管理提供依据。文章采用层次分析法,从水文完整性、化学完整性、形态结构完整性、生物完整性和社会服务功能可持续性五个方面开展枕头坝一级水电站河库健康评价。结果表明:电站河流、水库均处于非常健康状态,河流健康得分90.7分,水库健康得分88.2分,其中河岸带植被覆盖度和鱼类保有指数得分较低,分别为79.3分和76.0分。在未来的电站管理工作中,应重点加强河岸带植被保护与修复和鱼类资源保护,具体措施包括:建立合理的鱼类和其他水生生物监测预警机制,加强鱼类保护管理和宣传,建立外来鱼类预防和预警机制;与地方政府加强合作,提升库周生态环境质量,通过人工促进自然植被恢复、植树造林、地表土壤修复等多种措施保护和恢复河库岸带植被。

金沙江下游梯级水电站对区域气候的影响分析

已有研究表明坝式水电站蓄水对局地气候有重要影响,但目前对梯级水电站蓄水的气候效应还不清楚,尤其是在干热河谷地区。为深入研究梯级水电站对区域气候的影响,以2005~2020年金沙江下游向家坝-溪洛渡梯级水电站所在流域及周边区域38个气象站监测数据为基础,采用ANUSPLIN(Australian National University Spline)模型模拟流域内的气温、降水参数,进而采用PELT(Pruned Exact Linear Time)算法、CV(Coefficient of Variation)和Trend方法探究梯级水库蓄水前后气候的时空变化特征。结果表明:(1)ANUSPLIN模型能较好地模拟气温和降水,气温、降水模拟的相对误差分别介于2.26%~10.62%和9.74%~38.14%之间,且该模型对高温、旱季的模拟效果分别优于低温、雨季。(2)蓄水后流域年均气温的降温幅度较蓄水前有所增大,其中冬、夏季表现为气温增加,春、秋季表现为气温降低;年降水量降低的趋势也较蓄水前极大减缓,并且夏、秋、冬三季的降水量均表现为增加。(3)从突变检验结果来看,蓄水后冬、夏季气温均有突变现象;春、夏、秋季以及年降水量也都发生了突变。(4)蓄水后,流域气温、降水均呈现变异减弱、稳定性增强的特征,且距离库区越近,稳定性越强。研究成果有助于加深理解大型梯级水电开发所引起的气候变化效应。

气候变化对清江未来径流及隔河岩电站发电的影响

以历史径流为依据的清江梯级调度规则难以适应气候变化需求,必然对梯级水库的安全稳定运行和兴利效益发挥带来影响。基于清江流域空间数据和观测数据,采用SWAT模型,运用统计降尺度方法模拟3种情景下流域内各站点的未来气象数据,进而对径流进行模拟,并对隔河岩水电站发电量变化进行分析。结果表明:未来时期RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5共3种气候情景下,清江流域出口长阳站多年平均径流呈上升趋势,年均径流增幅分别为6.0%、8.7%和13.2%;隔河岩水电站在上述3种情景下近期(2020—2045年)、中期(2046—2070年)和远期(2071—2100年)多年平均发电量增幅分别为3.4%~5.1%、7.7%~10.3%和13.4%~16.0%。该研究可为气候变化条件下清江流域水资源管理与隔河岩水电站发电调度运行提供参考。

融合GIS和BIM的流域环境保护三维数字化管理平台

传统环境保护管理系统存在数据管理方式落后、多源缺乏动态关联、可视化效果欠佳等缺陷。以实现流域生态环保工作的数字化管控为目标导向,在系统分析流域环保信息化管理面临问题的基础上,提出了流域环保数字化管理平台的设计思路。通过数据分类存储、多源数据清洗、统一数据编码等技术实现了数据的融合管理和动态关联;在此基础上结合物联网数据采集、数值模拟模型和统计分析算法,实现环保数字化管理的各项功能需求;最后依托三维GIS和BIM融合技术实现了对流域环保的三维数字化展示。该平台在雅砻江流域进行了实际应用,实现了流域环保三维数字化管理,其中通过对锦屏一级水电站分层取水设施运行期间相关数据和运行面貌的实时监控及三维场景查询,显著提升了该设施的运行效果,并有效降低了流域生态环境保护风险。研究结果对于类似管理平台的设计和研究均具有借鉴意义。